Question

矿物的形成

Answer 1

矿物是地质作用的产物，形成矿物的地质作用通常分为内生地质作用、外生地质作用和变质地质作用。

4.1.1 内生地质作用

内生地质作用主要是指由地球内部热能（包括放射性元素的蜕变能、地幔及岩浆的热能、地球重力场中物质调整过程中所释放出来的势能等）导致矿物形成的各种地质作用。除了到达地表的部分火山作用外，其他各种内生地质作用是在地壳内部，即在较高的温度和压力条件下进行的。内生地质作用包括岩浆作用、伟晶作用、热液作用、接触交代作用、火山作用等。

（1）岩浆作用

岩浆作用是指从地壳深处高温（大于650℃）、高压的岩浆中直接冷却分异结晶而形成矿物的过程。通常认为岩浆是一种成分极其复杂的高温硅酸盐熔融体，其组分中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等造岩元素占90％左右。在岩浆作用过程中，形成的主要矿物及其晶体产出的顺序依次为：镁、铁硅酸盐，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母； 钾、钠、钙硅酸盐，如斜长石、正长石、微斜长石，以及石英等造岩矿物。

黑云母

微斜长石

电气石

绿柱石

绿色萤石

（2）伟晶作用

伟晶作用是指形成伟晶岩及相关矿物的作用。岩浆伟晶作用是指岩浆侵入体，在封闭条件下矿物缓慢结晶，形成粗大晶体的过程。伟晶岩往往具文象结构和带状构造，主要的伟晶矿物有石英、长石、绿柱石、电气石、云母、锂辉石、萤石、磷灰石、锆石等。

（3）热液作用

热液作用是指从气水溶液一直到热水溶液过程中析出矿物的作用。按其来源，热液可分为与岩浆活动有关的热液、变质热液和地下水热液。按照形成矿物温度的不同，一般将热液作用分为高温、中温和低温三种类型。

高温热液作用。常与气化作用联系在一起，因此又称气化-高温热液作用，其温度范围在400℃（或大于400℃）至300℃之间。常形成氧化物和含氧盐矿物，如黑钨矿、锡石、铌钽铁矿、绿柱石等。此外，还常形成辉钼矿、辉铋矿，以及含挥发性成分的矿物如黄玉、电气石等。

锡石晶体

黑钨矿晶体

中温热液作用。其温度范围约在300～200℃之间。中温热液有多种来源，形成的矿物种类繁多，其中以铜、铅、锌等金属硫化物最为常见，如黄铜矿、方铅矿、闪锌矿，以及方解石等碳酸盐矿物。

闪锌矿晶体

方解石晶体

低温热液作用。其温度范围约在200～50℃之间。低温热液的来源复杂，亦难以判别。它形成的深度较浅，在近地表条件下，地下水往往起着相当重要的作用。例如在近代火山地区，与火山作用有关的热泉，其中地下水的成分也常占主要地位。低温热液作用主要形成砷、锑、汞等元素的硫化物矿物，如雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂，以及重晶石等硫酸盐矿物。

雌黄晶体

辰砂晶体

4.1.2 变质地质作用

已有的矿物和岩石因后期受岩浆活动或地壳运动的影响，其结构或成分改变而形成一系列新的矿物的作用。按发生变质作用的原因和物理化学条件，可分为接触变质作用和区域变质作用。

（1）接触变质作用

包括热变质作用和接触交代作用。热变质作用是指岩浆侵入与围岩接触时，围岩受岩浆高温的影响而发生变质的作用。它主要是由岩浆熔融体释放出的热量所引起，基本上没有岩浆挥发成分的参与。热变质作用主要引起围岩中矿物的再结晶，使矿物颗粒变粗，如石灰岩变为大理岩； 也可以形成新生的矿物，如板岩中的红柱石和堇青石等。

红柱石

堇青石

接触交代作用是指岩浆侵入围岩时，岩浆侵入体中的某些组分与围岩发生化学反应而形成新矿物的作用。这种作用发生在侵入体外接触带的范围内，主要发生在中酸性岩浆侵入碳酸盐类岩石的接触带。在岩浆成因的溶液作用下，岩体和碳酸盐类岩石之间发生一系列的交代作用，形成一系列镁、钙、铁的硅酸盐矿物。所形成的岩石称为矽卡岩。主要形成：镁矽卡岩中的镁橄榄石、尖晶石等； 钙矽卡岩中的钙铝榴石、钙铁榴石等。

尖晶石晶体

钙铁榴石晶体

（2）区域变质作用

由于大规模的地壳升降、褶皱和断裂，原有的岩石和矿物所处的物理化学条件发生了很大的变化，导致岩石的结构构造和矿物成分发生变化，形成新的矿物。由于这种作用波及的范围具有区域性的意义，所以称为区域变质作用，其形成的矿物往往颗粒较小，结晶较差。

4.1.3 外生地质作用

外生地质作用是指发生在地壳的表层，在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中形成新矿物的各种地质作用。其能源除太阳能外，还有部分生物能（生物化学作用所产生的能量）、化学能（在固体、液体、气体之中和彼此之间进行的各种化学作用所放出的能量），另外，在火山岩地区，有大量地球内部热能参与外生作用。外生作用在温度和压力比较低的条件下发生。按其性质的不同分为风化作用、沉积作用等。

（1）风化作用

风化作用是指出露于地表或近地表的矿物和岩石，在大气和水的长期作用下，在温度变化和有机物的影响下，发生化学分解和机械破碎作用，并形成一些稳定的表生矿物，如磷氯铅矿、褐铁矿、锑华等矿物。

磷氯铅矿

锑华

（2）沉积作用

根据沉积方式不同，又分为化学沉积（包括胶体沉积）和生物化学沉积成矿作用两类。

化学沉积：在风化作用下被分解的矿物质溶解于水所成的溶液，当它们进入内陆湖泊、封闭或半封闭的潟湖或海湾后，水分将不断蒸发，达到过饱和程度时，即发生结晶作用，形成石膏、芒硝、石盐、光卤石、钾盐、硼砂等一系列易溶盐类矿物。而胶体沉积系风化作用产生的胶体溶液被水流带入海、湖盆后，受到电解质的作用而发生凝聚、沉淀，形成铁、锰、铝等氧化物和氢氧化物矿物。此外，海底火山喷气，在海底可以直接形成铁、硅等胶体矿物。

沙漠玫瑰（石膏晶体）

石盐晶体

生物化学沉积：某些生物在其生活过程中能从周围介质中不断吸取有关元素或物质，组成其有机体和骨骼。生物死亡后其骨骼堆积形成矿物，如硅藻土、方解石（珊瑚）等，此外，通过复杂的生物化学作用，还可以形成磷灰石（磷块岩的矿物成分）。

珊瑚